一種四橋臂有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法，具體是一種四橋臂有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變頻技術(shù)是指把交流電轉(zhuǎn)化為頻率固定或可調(diào)的交流電的技術(shù)。變頻技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提高設(shè)備效能、節(jié)約電能、促進(jìn)節(jié)能減排具有重要意義，但是應(yīng)用過程中的非線性負(fù)荷卻會(huì)給配電網(wǎng)注入大量諧波，進(jìn)一步引起電壓畸變、增加電網(wǎng)有功損耗、威脅設(shè)備正常運(yùn)行，從而嚴(yán)重惡化配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。因此，為了提高配電網(wǎng)的電能質(zhì)量，目前主要有兩種解決方案:無源濾波器(LC)和有源電力濾波器(APF)。其中，無源濾波器因存在體積大、損耗大、容易發(fā)生諧振、濾波次數(shù)少、響應(yīng)慢等缺點(diǎn)，已逐漸被有源電力濾波器所取代。作為一種主動(dòng)型濾除諧波的設(shè)備，有源電力濾波器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)諧波的動(dòng)態(tài)濾除，同時(shí)兼具無功功率、負(fù)序電流及零序電流的補(bǔ)償?shù)墓δ?，是一種應(yīng)用廣泛的電能質(zhì)量治理設(shè)備。如圖1所示，現(xiàn)有的有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)主要包括由四個(gè)開關(guān)管模塊(每個(gè)開關(guān)管模塊均由一相橋臂、兩個(gè)開關(guān)管、兩個(gè)反并聯(lián)二極管構(gòu)成)構(gòu)成的變流器單元、由三相電感Lf、三相電容Cf、三相電阻Rf構(gòu)成的LCR輸出濾波器、等效電阻R^、直流側(cè)電容Cd。、負(fù)載。目前，有源電力濾波器主要分為兩種:一種是以負(fù)載電流為補(bǔ)償對(duì)象的有源電力濾波器。此種有源電力濾波器屬于開環(huán)系統(tǒng)，因此其存在抗干擾能力差、補(bǔ)償性能差的問題。另一種是以電源電流為補(bǔ)償對(duì)象的有源電力濾波器。此種有源電力濾波器屬于閉環(huán)系統(tǒng)，具有抗干擾能力強(qiáng)、補(bǔ)償性能好的優(yōu)點(diǎn)，但其在啟動(dòng)過程中，必須通過軟啟動(dòng)控制方法來抑制電流沖擊、直流電壓過沖等不利因素，以保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定?，F(xiàn)有的軟啟動(dòng)控制方法主要包括以下幾種:一、給定電壓漸升法:啟動(dòng)過程中，直流側(cè)電壓參考值從預(yù)充電后電壓值開始遞增，每個(gè)基波周期給定值增加AU，n個(gè)基波周期后達(dá)到最終值。二、恒定電流充電法:啟動(dòng)過程中，直流側(cè)電壓值小于某值時(shí)，電壓環(huán)不經(jīng)PI調(diào)節(jié)，電壓環(huán)輸出給定為較小充電有功電流指令，使直流側(cè)電壓平緩地充電。三、變PI參數(shù)法:啟動(dòng)過程中，直流側(cè)電壓值小于某值時(shí)，電壓環(huán)調(diào)節(jié)器PI參數(shù)選取較小的值，減緩電壓較低時(shí)電壓上升速度和誤差累積，減小超調(diào)量。四、中國(guó)專利CN101789660公開了一種有源電力濾波器動(dòng)態(tài)直流電壓的控制方法，對(duì)于大容量三相三橋臂有源濾波裝置能保證該裝置在啟動(dòng)等動(dòng)態(tài)過程中的直流母線電容電壓的穩(wěn)定度。然而，以上各種軟啟動(dòng)控制方法由于自身原理所限，僅適用于以負(fù)載電流為補(bǔ)償對(duì)象的有源電力濾波器，而根本不適用于以電源電流為補(bǔ)償對(duì)象的有源電力濾波器?；诖?，有必要發(fā)明一種全新的有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法，以解決現(xiàn)有有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法不適用于以電源電流為補(bǔ)償對(duì)象的有源電力濾波器的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法不適用于以電源電流為補(bǔ)償對(duì)象的有源電力濾波器的問題，提供了一種四橋臂有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種四橋臂有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法，該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的:
a.在三相電網(wǎng)與四橋臂有源電力濾波器的輸入端之間依次串接三相交流斷路器、第二三相交流接觸器，并在第二三相交流接觸器的兩端并接由第一三相交流接觸器、三相預(yù)充電電阻串接而成的串聯(lián)支路；
b.依次閉合三相交流斷路器、第一三相交流接觸器，并由PWM調(diào)制模塊向四橋臂有源電力濾波器的變流器單元的各個(gè)開關(guān)管的柵極發(fā)送低電平PWM信號(hào)，使得四橋臂有源電力濾波器的變流器單元的各個(gè)開關(guān)管均關(guān)斷，三相電網(wǎng)由此對(duì)四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容持續(xù)進(jìn)行充電，使得四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容的充電電流逐漸減小，同時(shí)使得四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容兩端的電壓逐漸上升；待四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容的充電電流減小至零時(shí)，四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容兩端的電壓上升至穩(wěn)定電壓值；然后，閉合第二三相交流接觸器，第一三相交流接觸器和三相預(yù)充電電阻由此短路；
c.由控制器單元對(duì)四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容兩端的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將采集電壓值與期望電壓值進(jìn)行比較，然后將比較結(jié)果發(fā)送至神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID模塊；由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID模塊對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算處理，并將運(yùn)算處理結(jié)果發(fā)送至PWM調(diào)制模塊；由PWM調(diào)制模塊根據(jù)運(yùn)算處理結(jié)果生成PWM信號(hào)，并將PWM信號(hào)發(fā)送至四橋臂有源電力濾波器的變流器單元的X相橋臂開關(guān)管的柵極和N相橋臂開關(guān)管的柵極，使得四橋臂有源電力濾波器的變流器單元的X相橋臂開關(guān)管和N相橋臂開關(guān)管均工作于BOOST模式，三相電網(wǎng)由此對(duì)四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容繼續(xù)進(jìn)行充電，使得四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容兩端的電壓繼續(xù)上升；待四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容兩端的電壓上升至期望電壓值時(shí)，由PWM調(diào)制模塊根據(jù)運(yùn)算處理結(jié)果生成低電平PWM信號(hào)，并將低電平PWM信號(hào)發(fā)送至四橋臂有源電力濾波器的變流器單元的X相橋臂開關(guān)管的柵極和N相橋臂開關(guān)管的柵極，使得四橋臂有源電力濾波器的變流器單元的X相橋臂開關(guān)管和N相橋臂開關(guān)管均關(guān)斷；所述X相橋臂是指A相橋臂、B相橋臂、C相橋臂中的任意一相橋臂；
d.由控制器單元對(duì)三相電網(wǎng)的電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將采集電壓值發(fā)送至軟件鎖相環(huán)模塊，同時(shí)將采集電流值發(fā)送至abc/dqO坐標(biāo)變換模塊；由軟件鎖相環(huán)模塊根據(jù)采集電壓值分別得出電網(wǎng)的相位信息和前饋電壓值，并將電網(wǎng)的相位信息分別發(fā)送至abc/dqO坐標(biāo)變換模塊和dqO/abc坐標(biāo)變換模塊；由abc/dqO坐標(biāo)變換模塊對(duì)采集電流值進(jìn)行abc/dqO變換，并將變換結(jié)果與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID模塊的運(yùn)算處理結(jié)果進(jìn)行比較，然后將比較結(jié)果發(fā)送至PR控制器；由PR控制器對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算處理；
e.將前饋電壓值與PR控制器的運(yùn)算處理結(jié)果進(jìn)行相加，并將相加結(jié)果發(fā)送至dqO/abc坐標(biāo)變換模塊；由dqO/abc坐標(biāo)變換模塊對(duì)相加結(jié)果進(jìn)行dqO/abc變換，并將變換結(jié)果發(fā)送至PWM調(diào)制模塊；由PWM調(diào)制模塊根據(jù)變換結(jié)果生成PWM信號(hào)，并將PWM信號(hào)發(fā)送至四橋臂有源電力濾波器的變流器單元的各個(gè)開關(guān)管的柵極，使得四橋臂有源電力濾波器的變流器單元的各個(gè)開關(guān)管交替進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)斷，四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容兩端由此輸出三相交流電壓，該三相交流電壓的大小和相位與三相電網(wǎng)的電壓的大小和相位均相同；四橋臂有源電力濾波器由此成功并網(wǎng)，隨后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。
[0005]與現(xiàn)有有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法相比，本發(fā)明所述的一種四橋臂有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法通過采用全新的控制原理，實(shí)現(xiàn)了快速建立直流側(cè)電容電壓，并有效抑制了四橋臂有源電力濾波器在啟動(dòng)并網(wǎng)過程中的電流沖擊、直流電壓過沖等不利因素，因此其完全適用于以電源電流為補(bǔ)償對(duì)象的四橋臂有源電力濾波器。如圖5、圖6所示，采用本發(fā)明所述的一種四橋臂有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法后，四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容兩端的電壓波形更加平緩。
[0006]本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法不適用于以電源電流為補(bǔ)償對(duì)象的有源電力濾波器的問題，適用于有源電力濾波器的啟動(dòng)控制。
【附圖說明】
[0007]圖1是現(xiàn)有的有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是本發(fā)明的步驟a的示意圖。
[0009]圖3是本發(fā)明的步驟c的示意圖。
[0010]圖4是本發(fā)明的步驟d和步驟e的示意圖。
[0011]圖5是未采用本發(fā)明所述的一種四橋臂有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法時(shí)，四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容兩端的電壓波形圖。
[0012]圖6是采用本發(fā)明所述的一種四橋臂有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法后，四橋臂有源電力濾波器的直流側(cè)電容兩端的電壓波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]一種四橋臂有源電力濾波器的軟啟動(dòng)控制方法，該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的:
a.在三相電網(wǎng)與四橋臂有源電力濾波器的輸入端之間依次串接三相交流斷路器QF、第二三相交流接觸器KM2，并在第二三相交流接觸器KM2的兩端并接由第一三相交流接觸器KM1、三相預(yù)充電電阻Rx串接而成的串聯(lián)支路；
b.依次閉合三相交流斷路器QF、第一三相交流接觸器KMl，并由PWM